Читать книгу "Дикий мир нашего тела. Хищники, паразиты и симбионты, которые сделали нас такими, какие мы есть - Роб Данн"

Рейнирс знал о некоторых проблемах, связанных с экспериментом, знал и о том, насколько трудно противостоять неумолимому натиску жизни. Оказалось, что существуют вирусы, передающиеся непосредственно от матери потомству, поэтому избавиться от них невозможно даже теоретически. Некоторые формы жизни «вмонтированы» в материнскую ДНК. Другими словами, морские свинки, мыши и куры были свободны от всех микроорганизмов, за исключением тех, от которых освободиться нельзя[47]. Строго говоря, в мире до сих пор нет животных, полностью свободных от микроорганизмов, если не считать нескольких чистых линий крыс. Более того, передача по наследству некоторых элементов бактериальных ДНК жизненно необходима. Без микробной ДНК в наших митохондриях мы бы давно вымерли, поскольку митохондрии – это потомки бактерий, внедрившихся в наши клетки и научивших их более эффективно использовать энергию. По крайней мере в этом отношении Пастер был прав.

Мало того, некоторые животные, которые, казалось бы, на самом деле лишены микроорганизмов, часто были неспособны надолго сохранить это состояние. Периодически бактерии все же проникают в стерильные камеры. Одной-единственной бактериальной или грибковой клетки вполне достаточно для того, чтобы инфицировать всю камеру. Существуют тысячи способов и путей проникновения бактериальных клеток и вирусов в камеры, а оказавшись там, клетки и вирусы тотчас принимаются бесконтрольно размножаться и завоевывать новое пространство. Природа обожает вакуум. Микробы же обожают запечатанных в герметичных камерах морских свинок. В некоторых случаях (скорее, даже в большинстве) животным после столкновения с бактериями становилось хуже. Но почти настолько же часто после заражения микробами животным становилось лучше. Эта разница очень интересна, но она, кроме всего прочего, напомнила нам о том, что по мере усовершенствования герметичных стерильных камер микробы будут совершенствовать свою способность в них проникать. Однажды Рейнирс лишился плодов десятилетнего труда, когда патогенная бактерия проникла в одну из камер и убила всех содержавшихся в ней животных (в интервью одной газете Рейнирс по этому поводу заметил, что он, как и большинство людей, не имеет возможности легко разбрасываться десятилетиями). Именно такие коварные и вездесущие микроорганизмы убили воспитанного в стерильной камере мальчика, самого знаменитого из всех детей, выросших таким образом. Этого ребенка поместили в камеру сразу после рождения, так как он страдал врожденным отсутствием иммунитета. Он рос в стерильных условиях под наблюдением врачей до двенадцатилетнего возраста, после чего изъявил желание выйти в реальный мир. Естественно, его жизнь надо было менять, и врачи пересадили мальчику костный мозг его матери в надежде, что операция поможет восстановить (или, если угодно, создать заново) иммунитет. Операция прошла успешно, внушив надежду на то, что это будет уникальный случай торжества человеческой воли и медицины над врожденной болезнью. Но после операции состояние мальчика резко ухудшилось. В костном мозге матери находился вирус, который быстро убил ребенка. Постоянное присутствие повсюду патогенных организмов, будь то вирусы, бактерии или нечто более крупное, уже само по себе исключает идею о том, что мы когда-нибудь сможем осуществить утопическую мечту жизни без микробов. Конечно, мы можем строить все более объемные герметические сферы (или даже целые дома, насквозь пропитанные антибиотиками), но чем больше будет становиться мир, который мы хотим освободить от микробов, тем труднее нам будет осуществить это на практике. Хуже того – значительная часть бактерий, проникавших в камеры Рейнирса, была безвредной, но практически все микроорганизмы, преодолевающие барьеры, которые мы воздвигаем на их пути с помощью антибиотиков, являются вредоносными. Но проблема заключается не только во всепроникающих бациллах.

Впервые мысль об этой более сложной проблеме пришла в головы ученых, изучавших жизнь термитов. В высыхающих и гниющих мертвых лесах земного шара обосновалась настоящая империя термитов – триллионы насекомых, поедающих то, что не годится в пищу ни одному другому биологическому виду. Представьте себе высохшие стволы и опавшие листья деревьев всего мира. Представьте, как вся эта груда древесины и листвы громоздится вокруг вас. Но этого не происходит, потому что большую часть высохших и погибших деревьев и почти всю опавшую листву поедают термиты. К тому времени, когда на Земле появились первые млекопитающие, мир населяли миллиарды термитов с почти прозрачными телами и длинным, похожим на лапшу, кишечником.

Термиты питаются тем, что неспособны переварить никакие другие животные (за редким исключением). Питательные вещества, содержащиеся в древесине и листьях, делятся на два больших класса – лигнин и целлюлозу. Эти соединения не расщепляются в кишечнике большинства животных, особенно устойчив в этом отношении лигнин. Долгое время оставалось непонятным, каким образом термитам удается делать их трудную и необходимую работу. И вот в начале ХХ века Джозеф Лейди – человек, которому было суждено стать отцом американской микробиологии, а также отцом палеонтологии динозавров, – вскрыл кишечник термита. Никто не знает, что он ожидал там увидеть – возможно, перемолотую древесину. В действительности Лейди обнаружил, что в кишках термитов кипит разнообразная жизнь. Всевозможные живые существа толклись в кишечнике этих насекомых, как люди, гурьбой покидающие кинозал после окончания сеанса. В этой толпе были бактерии, простейшие, грибы и еще бог знает кто. Обитатели кишечника термитов за сотню миллионов лет эволюции выработали весьма полезные черты, позволявшие им переходить из организмов предыдущих поколений к термитам поколений следующих. Таким образом, все эти микроорганизмы получали неограниченный доступ к древесине и листьям. Со своей стороны, термиты тоже усовершенствовали кишечник, чтобы вся эта масса жильцов могла там вольготно себя чувствовать. В самом деле, подвиды термитов отличаются друг от друга формой и биохимией их кишечника. Термиты, в кишках которых обитают разные виды микроорганизмов, способны питаться разными видами древесины. Одни микробы лучше расщепляют перегной, другие специализируются на листьях, третьи предпочитают древесину. Некоторые термиты за счет обитающих в них микробов умеют извлекать азот из воздуха, то есть в буквальном смысле слова питаются ветками и воздухом.

Так же как в случае с морскими свинками, в отношении термитов тут же возник вопрос: полезны ли для термитов их микробы? Проверить это на насекомых было легче, чем на морских свинках. Термитов можно заморозить, это убьет микробов, но пощадит насекомых. Можно положить термитов в ледник и через некоторое время извлечь их оттуда. Термиты медленно оттаивают, а потом удивленно осматриваются, словно они впервые появились на свет. В каком-то смысле это действительно так и есть – после замораживания термиты утрачивают обоняние и теряют способность узнавать собственную матку. Собственно, вы сами можете провести этот опыт, если живете в местности, где водятся термиты, и у вас есть ледник или морозилка. Когда такой эксперимент был проведен впервые, ученые были поражены его результатом – по крайней мере, в свете работ Рейнирса. Когда с помощью холода убивали кишечную флору термитов, насекомые погибали. По инерции они продолжали питаться привычной пищей, но она проходила сквозь их кишечник, не перевариваясь. Можно сказать, что термиты умирали от жажды, стоя посреди реки. Насекомые гибли от истощения, потому что лишились микробов, которые помогали им переваривать древесину. Ни в одном из опытов, проведенных над позвоночными (крысами, морскими свинками, курами и т. д.), не учитывался результат эксперимента с термитами. Для того чтобы это сделать, ученым, работающим с позвоночными, надо было бы встретиться и поговорить с учеными, изучающими термитов. Но эти исследователи – люди замкнутые. Они неохотно общаются даже со специалистами, занимающимися пчелами и муравьями, так что уж говорить об антропологах? Специалистов по термитам на земле насчитывается всего несколько сотен, и они вполне удовлетворены предметом своих исследований. Правда, следует заметить, что и специалисты по позвоночным не проявляют особого интереса к термитам. Таким образом, обе группы ученых продолжали существовать в параллельных мирах несмотря на то, что пришли к совершенно противоположным выводам на основании практически одних и тех же экспериментов – в одном случае ценой потери железа и десяти лет драгоценного времени, а во втором случае всего лишь ценой ледника.